Investigadores de nuestra Universidad hallan un mecanismo de toxicidad del herbicida sobre el desarrollo y funcionamiento del sistema nervioso en períodos tempranos.
Universidad Nacional de Rosario
El trabajo fue publicado en la revista científica internacional Neurotoxicology.
Argentina es uno de los países con mayor nivel de aplicación de herbicidas en el mundo, siendo uno de los principales productores de soja genéticamente modificada resistente a esos productos, ubicándose solo por detrás de Estados Unidos y Brasil. Si bien existen diversas fórmulas de herbicidas aplicados al cultivo de soja, el más utilizado es el glifosato -N-fosfonometil glicina, comercialmente conocido como Round Up- que distribuye la multinacional Monsanto.
El uso del glifosato es promovido a escala global por su inocuidad, sin embargo actualmente existe un amplio debate sobre las consecuencias biológicas de su aplicación, en función de distintas evidencias que demuestran efectos nocivos para el desarrollo animal y humano. Estudios científicos recientes revelaron que las formulaciones que contienen glifosato producen efectos citotóxicos y alteran la constitución del DNA a dosis menores a las que el ser humano se halla expuesto. Sin embargo, hasta el presente existen escasos estudios con respaldo científico que demuestren el potencial efecto de herbicidas a base de glifosato sobre el sistema nervioso de mamíferos durante períodos tempranos del desarrollo.
El glifosato es un principio activo que se usa en cultivos genéticamente modificados, es decir, cultivos que se les modifica el material genético para que resistan al glifosato y no los afecte, destruyendo las malezas que lo están dañando. Se usa para el cultivo de soja, maíz, trigo, etc.
Hace cinco años, un grupo de investigadores del Área Toxicología de la Facultad de Cs. Bioquímicas y Farmacéuticas de la UNR, comenzaron a evaluar los efectos tóxicos del glifosato específicamente sobre el desarrollo y función del sistema nervioso de mamíferos expuestos durante el período de gestación.
Con este objetivo, el equipo dirigido por Silvana Rosso, investigadora adjunta de CONICET y profesora de la UNR, comenzó a desarrollar un estudio in vivo donde se usó como modelo animal la rata, la cual tiene un sistema nervioso parecido al del humano, en cuanto a la expresión de genes principalmente. “Nos interesaba saber si existían signos de neurotoxicidad manifestados por alteraciones en la capacidad aprendizaje y memoria, en la fuerza muscular, la actividad locomotora, en las respuestas reflejas de estos animales que se encuentran en períodos tempranos del desarrollo y que fueron expuestos al glifosato durante el período de gestación”, introduce Rosso.
Los investigadores trataron a las madres con glifosato cada 48 horas durante la preñez y después evaluaron los efectos tóxicos en los neonatos. “Observamos que manifiestan alteraciones en la capacidad de las respuesta reflejas, disminución en el desarrollo, en la actividad locomotora, en el aprendizaje y la memoria, a través de distintos test comportamentales que se hacen en laboratorio. Todo esto indicaba que había alteraciones en el sistema nervioso. Eran resultados moderados, no drásticos, pero mostraban alteraciones que comprometían al sistema nervioso". Los primeros resultados daban cuenta, según la directora del equipo, "que algún efecto tóxico provocado por el glifosato existía”.
¿Qué pasa a nivel celular?
En una segunda etapa, el grupo se propuso encontrar un mecanismo, identificar qué aspecto a nivel celular está alterado y que provoca estos cambios en la función del sistema nervioso en los ensayos in vivo. Para lograr esto, tuvieron que utilizar un sistema in vitro, directamente estudiar la neurona, la célula que está en el cerebro.
“Purificamos neuronas a partir de embriones de ratas, de un área del cerebro que es el hipocampo, y se ponen a desarrollar en placas de cultivos in vitro. La ventaja de esto es que uno puede evaluar las células aisladas en un medio fisiológicamente óptimo y seguir su desarrollo y maduración. Esto nos permitió llegar al mecanismo de toxicidad del glifosato, lo que hicimos fue tratar con una única dosis de glifosato y ver la evolución", explica Rosso.
Según describe el estudio, una neurona normal -neurona control del hipocampo- se desarrolla a través de estadíos perfectamente definidos, a partir de tres o cuatro horas la morfología de la neurona va cambiando y por medio de microscopía uno puede ver cómo va madurando. Se producen una serie de cambios morfológicos y moleculares que hacen que la neurona madure. Una neurona control luego de 24 horas de cultivo emite ramitas -neuritas- y una de ellas elonga rápidamente y forma lo que denominamos el axón, esto quiere decir que la neurona polarizó, que es un evento fundamental porque el axón permite comunicarse con otras neuronas, conducir el impulso nervioso, la señalización en todo el sistema nervioso, y emitir una respuesta. Si los axones no se forman y maduran, la transmisión de la información no se lleva a cabo y entonces la función del sistema nervioso estará alterada.
“Sorprendentemente, los primeros resultados mostraron que las neuronas tratadas con glifosato tardaban en polarizar ya que luego de 24 horas no desarrollaban su axón, a diferencia de sus controles que polarizaban y emitían un claro axón. Sin embargo, si uno deja esa neurona en cultivo 48 o 72 horas, la neurona forma el axón y polariza, pero es ese axón es morfológicamente diferente al de una neurona control. Es un axón corto y muy poco ramificado”, explica la directora, y enfatiza en que “lo que nos llamó mucho la atención fue que cuando tratábamos una neurona de 4 días la morfología de una neurona tratada con glifosato era como una célula de 2 días, había un retraso en la maduración”.
Luego estudiaron los conos de crecimiento, que son las estructuras terminales de un axón, una estructura molecularmente muy compleja y dinámica y es la que le permite al axón navegar y encontrar el target específico, proceso en el que la neurona hace sinapsis. “Lo que encontramos fue que esos conos de crecimiento en una célula control es como un abanico. En los tratados con glifosato estaba totalmente colapsado, era una estructura compacta, cerrada y que seguramente no le permite al axón poder navegar, y por consiguiente elongarse. Todo este cambio de morfología en el cono de crecimiento es la causa de que el axón se mantenga muy corto y poco desarrollado. Y que luego, en el proceso de mayor maduración va a dar las alteraciones funcionales que veíamos in vivo en los neonatos”, señala Rosso.
En una etapa final, "fuimos a estudiar una familia de proteínas que son clave para el desarrollo neuronal, las proteínas WNT. Existen una gran cantidad de evidencias, algunas nuestras también, que demuestran que estas proteínas cumplen un rol clave para el desarrollo y maduración neuronal. El tratamiento con glifosato inhibe significativamente la expresión de estas proteínas en las neuronas. Eso a la larga se ve reflejado como una disminución del crecimiento axonal, en la maduración, y alteraciones funcionales que es lo que vimos in vivo”.
Efectos irreversibles
Los ensayos del equipo de investigación demostraron que los efectos no son reversibles, si uno le saca a la neurona el medio que contiene glifosato y se lo cambia con un medio fresco con todos los nutrientes, la neurona no recupera la morfología de la neurona control, queda retrasada en su desarrollo, en un estadío muy simple e inmaduro. In vitro, luego de 8 días estas neuronas mueren.
Vídeo
Publicado: 2016-10-12
Periodistas: Patricio Irisarri
Fotógrafos:
Infografía: Patricio Irisarri
Realizadores: Andrés Aseguinolaza
Fuente: http://www.unr.edu.ar/noticia/10696/descubren-efectos-neurotoxicos-del-glifosato
El uso del glifosato es promovido a escala global por su inocuidad, sin embargo actualmente existe un amplio debate sobre las consecuencias biológicas de su aplicación, en función de distintas evidencias que demuestran efectos nocivos para el desarrollo animal y humano. Estudios científicos recientes revelaron que las formulaciones que contienen glifosato producen efectos citotóxicos y alteran la constitución del DNA a dosis menores a las que el ser humano se halla expuesto. Sin embargo, hasta el presente existen escasos estudios con respaldo científico que demuestren el potencial efecto de herbicidas a base de glifosato sobre el sistema nervioso de mamíferos durante períodos tempranos del desarrollo.
El glifosato es un principio activo que se usa en cultivos genéticamente modificados, es decir, cultivos que se les modifica el material genético para que resistan al glifosato y no los afecte, destruyendo las malezas que lo están dañando. Se usa para el cultivo de soja, maíz, trigo, etc.
Hace cinco años, un grupo de investigadores del Área Toxicología de la Facultad de Cs. Bioquímicas y Farmacéuticas de la UNR, comenzaron a evaluar los efectos tóxicos del glifosato específicamente sobre el desarrollo y función del sistema nervioso de mamíferos expuestos durante el período de gestación.
Con este objetivo, el equipo dirigido por Silvana Rosso, investigadora adjunta de CONICET y profesora de la UNR, comenzó a desarrollar un estudio in vivo donde se usó como modelo animal la rata, la cual tiene un sistema nervioso parecido al del humano, en cuanto a la expresión de genes principalmente. “Nos interesaba saber si existían signos de neurotoxicidad manifestados por alteraciones en la capacidad aprendizaje y memoria, en la fuerza muscular, la actividad locomotora, en las respuestas reflejas de estos animales que se encuentran en períodos tempranos del desarrollo y que fueron expuestos al glifosato durante el período de gestación”, introduce Rosso.
Los investigadores trataron a las madres con glifosato cada 48 horas durante la preñez y después evaluaron los efectos tóxicos en los neonatos. “Observamos que manifiestan alteraciones en la capacidad de las respuesta reflejas, disminución en el desarrollo, en la actividad locomotora, en el aprendizaje y la memoria, a través de distintos test comportamentales que se hacen en laboratorio. Todo esto indicaba que había alteraciones en el sistema nervioso. Eran resultados moderados, no drásticos, pero mostraban alteraciones que comprometían al sistema nervioso". Los primeros resultados daban cuenta, según la directora del equipo, "que algún efecto tóxico provocado por el glifosato existía”.
¿Qué pasa a nivel celular?
En una segunda etapa, el grupo se propuso encontrar un mecanismo, identificar qué aspecto a nivel celular está alterado y que provoca estos cambios en la función del sistema nervioso en los ensayos in vivo. Para lograr esto, tuvieron que utilizar un sistema in vitro, directamente estudiar la neurona, la célula que está en el cerebro.
“Purificamos neuronas a partir de embriones de ratas, de un área del cerebro que es el hipocampo, y se ponen a desarrollar en placas de cultivos in vitro. La ventaja de esto es que uno puede evaluar las células aisladas en un medio fisiológicamente óptimo y seguir su desarrollo y maduración. Esto nos permitió llegar al mecanismo de toxicidad del glifosato, lo que hicimos fue tratar con una única dosis de glifosato y ver la evolución", explica Rosso.
Según describe el estudio, una neurona normal -neurona control del hipocampo- se desarrolla a través de estadíos perfectamente definidos, a partir de tres o cuatro horas la morfología de la neurona va cambiando y por medio de microscopía uno puede ver cómo va madurando. Se producen una serie de cambios morfológicos y moleculares que hacen que la neurona madure. Una neurona control luego de 24 horas de cultivo emite ramitas -neuritas- y una de ellas elonga rápidamente y forma lo que denominamos el axón, esto quiere decir que la neurona polarizó, que es un evento fundamental porque el axón permite comunicarse con otras neuronas, conducir el impulso nervioso, la señalización en todo el sistema nervioso, y emitir una respuesta. Si los axones no se forman y maduran, la transmisión de la información no se lleva a cabo y entonces la función del sistema nervioso estará alterada.
“Sorprendentemente, los primeros resultados mostraron que las neuronas tratadas con glifosato tardaban en polarizar ya que luego de 24 horas no desarrollaban su axón, a diferencia de sus controles que polarizaban y emitían un claro axón. Sin embargo, si uno deja esa neurona en cultivo 48 o 72 horas, la neurona forma el axón y polariza, pero es ese axón es morfológicamente diferente al de una neurona control. Es un axón corto y muy poco ramificado”, explica la directora, y enfatiza en que “lo que nos llamó mucho la atención fue que cuando tratábamos una neurona de 4 días la morfología de una neurona tratada con glifosato era como una célula de 2 días, había un retraso en la maduración”.
Luego estudiaron los conos de crecimiento, que son las estructuras terminales de un axón, una estructura molecularmente muy compleja y dinámica y es la que le permite al axón navegar y encontrar el target específico, proceso en el que la neurona hace sinapsis. “Lo que encontramos fue que esos conos de crecimiento en una célula control es como un abanico. En los tratados con glifosato estaba totalmente colapsado, era una estructura compacta, cerrada y que seguramente no le permite al axón poder navegar, y por consiguiente elongarse. Todo este cambio de morfología en el cono de crecimiento es la causa de que el axón se mantenga muy corto y poco desarrollado. Y que luego, en el proceso de mayor maduración va a dar las alteraciones funcionales que veíamos in vivo en los neonatos”, señala Rosso.
En una etapa final, "fuimos a estudiar una familia de proteínas que son clave para el desarrollo neuronal, las proteínas WNT. Existen una gran cantidad de evidencias, algunas nuestras también, que demuestran que estas proteínas cumplen un rol clave para el desarrollo y maduración neuronal. El tratamiento con glifosato inhibe significativamente la expresión de estas proteínas en las neuronas. Eso a la larga se ve reflejado como una disminución del crecimiento axonal, en la maduración, y alteraciones funcionales que es lo que vimos in vivo”.
Efectos irreversibles
Los ensayos del equipo de investigación demostraron que los efectos no son reversibles, si uno le saca a la neurona el medio que contiene glifosato y se lo cambia con un medio fresco con todos los nutrientes, la neurona no recupera la morfología de la neurona control, queda retrasada en su desarrollo, en un estadío muy simple e inmaduro. In vitro, luego de 8 días estas neuronas mueren.
Vídeo
Publicado: 2016-10-12
Periodistas: Patricio Irisarri
Fotógrafos:
Infografía: Patricio Irisarri
Realizadores: Andrés Aseguinolaza
Fuente: http://www.unr.edu.ar/noticia/10696/descubren-efectos-neurotoxicos-del-glifosato
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